这些中国的化石沉积为进化史上的一个爆炸性时期提供了线索

追踪寒武纪生命大爆发,当时海洋中首次充满了复杂的动物生命。

与地球演化的绝大部分相比,地球最近的12%的时间呈现出显著的异常。在地球作为微生物世界存在了30亿年或更长时间后,细胞找到了生长和聚集数百万个以建造眼睛、肠道、肌肉、带有大脑的神经系统、骨骼以及构成我们熟悉的世界中移动、有感知、极其多样的动物的复杂结构的方法。

地质学家在三叶虫等复杂化石在岩层中突然出现的情况下所看到的这种转变的速度,是如此惊人地突然,以至于它甚至让查尔斯·达尔文感到惊讶和担忧。由于这种复杂的多细胞生命繁盛标志着地球时间寒武纪的开始,距今5.41亿年前,它 long以来被称为“寒武纪生命大爆发”。

我们现在知道,它并没有那么突然。演化实际上是在3000多万年的不同阶段发生的——有远见的 地质学家普雷斯顿·克劳德称之为“寒武纪喷发”。

这个时期,有些神秘地,留下了超过其应有数量的惊人化石产地,称为“Lagerstätten”(化石富集层),在那里不仅保存了坚硬的骨骼,还保存了柔软脆弱的组织,从而比通常的骨骼和骨骼碎片提供了对生命整体更清晰的窗口。在这方面,经典的化石产地 long以来是加拿大不列颠哥伦比亚省斯蒂芬山上的寒武纪伯吉斯页岩,其奇妙的化石已被开采了一个多世纪。在过去的三十年里,中国澄江化石群也加入了进来。

这些化石一起描绘了海洋领域(当时的陆地仍然很大程度上贫瘠)中动物生命黎明期的详细图景:大量的节肢动物、蠕虫、腕足动物、海绵、脊索动物,甚至还有一些动物仍然无法进行生物学分配

Chinese scientists digging up fossils at the Qingjiang site
中国科学家在清江遗址挖掘化石。董敬富

现在又出现了一个寒武纪化石富集层——最新公布在《科学》杂志上的初步结果表明,它可能与伯吉斯页岩和澄江化石群相媲美。它也位于中国,在湖北省清江,与澄江化石群的年代大致相同,约5.18亿年前,属于寒武纪早期。事实上,它形成在与澄江化石群大致相同的同一大陆架海域,约621英里(约999公里)之外,似乎是在稍深的水域中。令人惊讶的是,这些化石不仅同样精美,而且代表了相当不同的动物群落。即使在那些早期,寒武纪海洋的生物多样性显然也比人们想象的要丰富。

A 514m year old jellyfish
一个5.14亿年前的水母——触手仍然附着。傅等人

尽管清江化石中确实包含了许多蠕虫、节肢动物和海绵,但它们也富含拥有最精致、最透明组织(如水母,这里保存着嘴巴和触手,以及它们远亲的“栉水母”)的动物。这些在伯吉斯页岩和澄江化石群中很少见,但在清江化石中却有很多惊人的例子,它们被压扁在页岩表面,保存了这些最柔软的解剖结构的精细细节。

栉水母可能是最古老的动物形式——这个称号目前它们正与海绵争夺。这两种动物都在这里被大量保存,其精确度可能有助于解决这场争端。

清江地层中还出现了其他奇特而美妙的动物,它们代表了演化中一些奇特而可能深刻的趋势。例如,有棘轮虫——它们是“泥龙”,如今之所以不为人知,是因为它们属于“小型动物群”(meiofauna),这些微小的生物生活在海底沉积物的颗粒之间。

A possible kinorhynch
一个可能的棘轮虫,身体分节,带有刺状的盔甲。傅等人/《科学》

在这里,发现了三种新的化石形态,有些长达1.5英寸(约3.8厘米),而不是当代小于1毫米的大小。这些寒武纪的“巨型”生物表明,一些今天的微型动物最初是“正常”大小,然后才变得微小化——而且是永久性的。

这是一个真正的宝库。它是如何形成的?与伯吉斯页岩和澄江化石群的成因一样,人们推测是同一种快速保存过程:动物被卷入泥浆流中,被带到海底深处缺氧的区域,并迅速被窒息的泥土掩埋。这很有道理——但之后,这种条件和过程在寒武纪之后 long存在,却很少与如此丰富的化石发现联系在一起。我们所知的生命黎明还有很多未解之谜——但随着我们对清江化石的深入研究,它们将逐渐揭示这些谜团。

Jan Zalasiewicz是莱斯特大学的古生物学教授,Mark Williams是莱斯特大学的古生物学教授。本文最初发布在The Conversation上。

The Conversation
 

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